Establishment of evaluation methods for the physical properties of ferroelectrics using coherent state of the elementary excitation and the device applications

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「急峻スイッチトランジスタ（負性容量FET）動作の新しい物理描像」として，強誘電体/半導体界面における減分極電界と半導体表面に形成する空乏層の形成の影響であることを明らかにした．また、その機構解明に対して重要な情報である「分極保持中の内部電荷移動」の正確な評価法を開発した．コヒーレントフォノン/マグノンの評価において，素励起（電気分極）を伴うテラヘルツ電磁波（チェレンコフ放射）が試料内に伝播する様子を時間分解イメージングするシステムを構築した．このシステムを用いて，BiFeO3において電気分極を伴うテラヘルツ電磁波とマグノンの結合モードの空間伝播を時間分解イメージングすることに成功し，その生成メカニズムを明らかにした．マルチフェロイック物質であるBiFeO3における円偏光ラマン散乱分光では，試料内の互いに120°異なる方向を向く約20ミクロン以下のサイズの磁気ドメインの可視化に初めて成功した．また，顕微円偏光ラマン散乱分光法を用いて，単一の磁気ドメインにおけるマグノンの分光に成功した．さらに、正圧電応答顕微鏡法(DPRM)を用いて，空間分解能40 nm程度でのドメイン観察が可能であることが分かった．ただ、PLDを用いた高品質薄膜の作製が、ウクライナ情勢の悪化でNeガスが全く入手できなくなり試料作成が止まってしまった．強誘電体の電気熱量効果の計算機シミュレーションを行い，強誘電体薄膜を用いても高周波駆動することによって固体ヒートポンプとしての駆動が可能であることが明らかにした．熱波動測定では，熱グレーティング法を発展させ，約20Kにおける量子常誘電体であるSrTiO3にて，欠陥の少ない試料を用いることで、さらに寿命の長い明瞭なコヒーレント振動状態の熱波動（コヒーレント第二音波）の励起に成功した．また，熱ダイオードのシミュレーションでは熱波動の内部全反射を利用した一方向性デバイスのデモンストレーションに成功した.